Pakrantės saulės projektas: kaip cinkuotas plienas atlaiko sūraus vandens koroziją
Įvadas: Projekto fonas
2022 m. baigėme 12 MW saulės energijos projektą ant stogo. Projektas yra Haiphong mieste, Vietname. Klientas ten vadovauja jūros gėrybių perdirbimo gamyklai. Gamykla yra tik 500 metrų nuo kranto.
Klientas anksčiau turėjo blogos patirties su senomis plieninėmis konstrukcijomis. Jo seni plieniniai atraminiai rėmai truko tik 5 metus, kol pasirodė akivaizdžios rūdys. Jis nerimavo, kad nauji saulės baterijų laikikliai taip pat anksti suges. Jam reikėjo sprendimo, kuris tarnautų visą 25 metų saulės baterijų tarnavimo laiką ir atitiktų jo biudžetą.
Korozijos iššūkiai pakrantės zonose
Pakrantės zonos metalinėms konstrukcijoms kelia unikalių korozijos problemų. Pakrančių zonų oras iš jūros vandens perneša daug chlorido jonų. Šie jonai gali lengvai prilipti prie metalinių paviršių. Jie gali prasiskverbti pro įprastus apsauginius sluoksnius ir labai pagreitinti metalo koroziją.
JAV armijos inžinierių tyrimų ir plėtros centro tyrimas rodo, kad metalo korozijos greitis didelės-druskos pakrantės zonose, pvz., Okinavoje, yra 4–5 kartus greitesnis nei vidaus zonose. Įprasti anglinio plieno laikikliai tokioje aplinkoje paprastai pradeda struktūriškai korozuoti po 8–10 metų. Tai daug mažiau nei 25 metų trukmės saulės projektų ciklas.
Daugelis saulės energijos projektų savininkų susiduria su šia problema. Jie nori įrengti saulės sistemas pakrantės gamyklose, kad sumažintų elektros sąskaitas, tačiau nerimauja, kad korozija anksti pakenks jų investicijoms.
Atrankos procesas: kodėl pasirinkome aukštos{0}}cinko dangos cinkuotą plieną
Iš pradžių klientas svarstė tris įprastas skliaustų parinktis:
Aliuminio laikikliai: Aliuminis turi gerą atsparumą korozijai. Tačiau jo medžiagų kaina buvo 3 kartus didesnė nei mūsų galutinis sprendimas. Dėl to visas projektas viršijo jo biudžetą.
Nerūdijančio plieno laikikliai: Nerūdijantis plienas gerai veikia sūriame vandenyje. Tačiau jo kaina buvo dar didesnė. Klientas negalėjo sau to leisti 12MW projektui.
Įprasti cinkuoto plieno laikikliai: kliento seni kronšteinai naudojo šį tipą. Įprasto cinkuoto plieno cinko danga yra tik 85 μm storio. Šioje didelėje-druskos aplinkoje tai truko tik 5 metus.
Išanalizavome kliento aplinką ir poreikius. Rekomendavome jam cinkuotą plieną su aukšta-cinko danga. Ši medžiaga gali užtikrinti pakankamai ilgą apsaugą nuo korozijos, o jos kaina yra daug mažesnė nei aliuminio ar nerūdijančio plieno. Tai puikiai atitiko jo biudžetą ir galėtų patenkinti 25 metų tarnybos poreikį.
Mūsų naudojamas cinkuotas plienas: 275 μm cinko danga
Šiam projektui naudojome pritaikytą karštai{0}}cinkuotą plieną su 275 μm cinko danga.
Įprastiems vidaus projektams naudojame 85 μm cinko dangą. Jis gali užtikrinti 25 metų apsaugą įprastoje vidaus aplinkoje. Bendroms pakrantės zonoms dažniausiai naudojame 120 μm cinko dangą. Įprastoje pakrantės druskos purškimo aplinkoje jis gali trukti 20 metų. Tačiau šis projektas turi daug sunkesnių sąlygų. Gamykla yra labai arti jūros, o per potvynį ji dažnai patenka į jūros vandenį. Taigi pritaikėme šiai 275 μm itin{11}}storio cinko dangą.
Karštai{0}}cinkuota danga suteikia dviejų sluoksnių apsaugą. Pirma, jis veikia kaip fizinis barjeras. Jis atskiria viduje esantį plieną nuo korozinio sūraus vandens ir oro. Antra, jis veikia kaip aukos anodas. Jei montavimo metu danga susibraižys smulkiai, pirmiausia korozija pradės aplink įbrėžimą esantis cinkas. Jis apsaugo apatinį plieną nuo rūdžių, net jei plienas yra atviras. Ši savaiminio-taisymo funkcija yra labai svarbi ilgalaikiam-naudojant atšiaurioje aplinkoje.
Corrosion Science tyrimai įrodo, kad ši dviguba apsauga labai gerai veikia imituojamoje jūrų aplinkoje. Stora cinko danga gali pereiti keturis apsaugos etapus ir išlaikyti plieną saugų labai ilgą laiką.
Projekto rezultatas: 4-metų apsaugos nuo korozijos efektyvumo atnaujinimas
2026 m. kovo mėnesio duomenimis, projektas sėkmingai veikė jau 4 metus. Praėjusį mėnesį atlikome išsamią visos tvirtinimo sistemos{3}}patikrą vietoje ir gavome puikių rezultatų:
Raudonų rūdžių neaptikta: Visuose 12,800+ plieninio laikiklio komponentuose nebuvo jokių konstrukcinės korozijos požymių. Cinko paviršius sukūrė vienodą apsauginę patiną, būdingą cinkuotam plienui jūrinėje aplinkoje.
Minimalūs cinko dangos nuostoliai: Mes išmatavome cinko sluoksnio storį 20 atsitiktinių taškų visoje stogo dalyje. Vidutinis dangos storis buvo 272 μm, o tai reiškia tik 3 μm nuostolius per 4 metus{5}}vidutinis metinis nuostolis tik 0,75 μm.
Nėra konstrukcinių deformacijų: Visi laikikliai išlaikė savo pradinį 25 laipsnių montavimo kampą, be nusvirimo, lenkimo ar nesutapimo. Tai užtikrina, kad saulės kolektoriai gauna optimalų saulės spindulių poveikį, kad būtų galima gaminti maksimalią energiją.
Nuosekli galia: Projektas 2026 m. kovo mėn. iš viso pagamino 52,8 GWh elektros, o vidutinė metinė produkcija – 13,2 GWh. Dėl to klientas sutaupė maždaug 145 000 USD per metus elektros sąnaudų.
Remiantis išmatuotu metiniu cinko nuostolių greičiu, 275 μm dangos teorinis tarnavimo laikas gerokai viršija 25 metus. Nors faktinę eksploatavimo trukmę įtakoja tokie veiksniai kaip mechaniniai pažeidimai, ekstremalūs oro reiškiniai ir techninės priežiūros praktika, esame įsitikinę, kad laikikliai užtikrins patikimą apsaugą per visą saulės kolektorių gyvavimo ciklą.
Priežiūra: reguliarių patikrinimų rezultatas
Pasibaigus projektui, klientui sudarėme paprastą priežiūros planą. Planą lengva vykdyti:
Patikrinkite varžtų sukimo momentą kas 6 mėnesius. Dienos ir nakties temperatūrų skirtumas ant pakrantės stogų yra didelis. Laikui bėgant varžtai gali atsilaisvinti.
Kartą per mėnesį nuplaukite laikiklius švariu vandeniu. Tai gali nuplauti druskos likučius ant paviršiaus. Jis neleidžia druskai spartinti korozijos.
Šio plano klientas griežtai laikėsi pastaruosius 2 metus. Reguliarūs patikrinimai rodo, kad:
Visi varžtai priveržti. Jų sukimo momentas atitinka standartą. Atsilaisvinusių varžtų nerasta.
Cinko danga baigta. Patikrinimo metu nerasta jokių įbrėžimų ar pažeidimų.
Priežiūros darbai yra labai lengvi. Kliento vietiniai darbuotojai kiekvieną mėnesį gali tai padaryti per pusę dienos. Jiems nereikia specialių įgūdžių ar įrankių.
Išvada: sėkmingas didelio{0}}cinkuoto plieno taikymas pakrantės projektuose
Šis projektas įrodo, kad cinkuotas plienas su aukšta-cinko danga gali puikiai veikti ekstremaliuose pakrantės saulės energijos projektuose.
275 μm ypač storio{1}}cinko danga gali atlaikyti stiprią sūraus vandens koroziją didelės-druskos pakrantės zonose. Jis užtikrina pakankamai ilgą apsaugą, kad atitiktų 25 metų saulės baterijų tarnavimo laiką. Kartu tai sumažina bendras projekto išlaidas 60%, palyginti su aliuminio tirpalu ir 70%, palyginti su nerūdijančio plieno tirpalu. Tai labai sutrumpina kliento atsipirkimo laikotarpį.
Šis sprendimas yra patikimas ir ekonomiškas{0}}pakrančių saulės energijos projektų pasirinkimas. Tai labai gerai veikia Pietryčių Azijos pakrantės zonose, kur vis daugiau gamyklų nori įdiegti saulės energijos sistemas, kad sumažintų dideles elektros sąnaudas.
Nuorodos
[1] Shandong Pinjie New Material Co., Ltd. Cinkuotas plienas, skirtas montuoti ant stogo saulės energijos: lengvas ir tvirtas atramas. https://www.sino-galvanized.com/info/galvanized-plienas-skirtas-montuoti ant stogo-saulės{11}}montuoti-l-103455402.html
[2] Liu Y, Ooi A, Tada E ir kt. Cinkuoto plieno skilimo imituojamoje jūrų atmosferoje elektrocheminis stebėjimas[J]. Korozijos mokslas, 2018, 141: 215-223. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X18312058
[3] Liu C, Kong Z, Kao M ir kt. Naujas pagreitintos korozijos bandymas, skirtas atraminiams įtaisams plūduriuojančioje fotovoltinėje sistemoje[J]. Taikomieji mokslai, 2021, 11(15): 7062. https://sci-hub.se/downloads/2021-08-11/4976/liu2021.pdf
[4] Pierozynski B, Bialy H. Dėl modulio -montavimo mazgų, skirtų antžeminei-montuojamos fotovoltinės elektrinės[J], atsparumas korozijai. Elektrokatalizė, 2017, 8: 542-548. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs12678-017-0446-y.pdf
[5] Stephenson L, Kumar A, Oday J ir kt. Nuotolinės korozijos-stebėjimo jutiklio misijos-pagrindinių struktūrų įgyvendinimas Okinavoje: galutinė projekto FAR-04 ataskaita, skirta FY06[R]. ERDC/CERL TR-09-30, 2009. https://archive.org/download/DTIC_ADA520458/DTIC_ADA520458.pdf
